碳纤维除具有一般碳材料的各种优良性能外,还具有相当高的比强度和比模量,因此碳纤维的研制和应用引起了普遍关注,获得迅速发展[1-2]。目前碳纤维生产原料有3种:黏胶纤维、沥青纤维和聚丙x腈(PAN )纤维。以PAN 纤维作为原料制得碳纤维,因其产品力学性能良好,生产工艺简单以及碳化收率高,OPAN厂家,得到大力发展,成为当前碳纤维工业的主流。从PAN 纤维到碳纤维的转化必须经过2个重要工艺过程,即预氧化和碳化,它们都对***终碳纤维的结构和性能起决定性作用。其中,OPAN***,碳化是将预氧化后得到的预氧丝置于高温的惰性气氛下充分裂解,驱除非碳元素,使高分子质量聚合物***终转变成高性能无机碳质纤维材料的过程。虽然碳化与预氧化相比过程短暂,但是高温下发生的复物理化学变化和由此所导致的结构演变依然不能被完全理解。其中一个重要的原因是预氧丝结构的复杂性和不确定性
预氧丝无纺布是由预氧丝纤维梳理而成的,预氧丝纤维经空气氧化形成部分环化结构的黑色纤维聚丙x腈预氧化纤维(panof)简称预氧丝,是生产碳纤维的基础材料,它柔韧性好,耐腐蚀,耐高温,不延燃,多用于生产高温密封填料、防火防燃材料、耐热织物及防腐蚀填料。我厂用预氧丝制成的无纺布阻燃耐高温稳定性好,燃烧时不收缩无熔滴,隔热好,耐酸碱腐蚀,防火、灭火毯、施工的耐热阻燃材料,耐温密封材料。
不同辐照介质下,预氧丝的横截面氧含量变化不一样,在y气中辐照的预氧丝各处的氧含量都呈现下降趋势,在空气中辐照的预氧丝各处氧元素含量都呈现增加趋势,这表明γ射线辐照促进了预氧丝的预氧化进程。T700辐照后002层间距和ID/IG都比辐照前更小,未辐照碳纤维微孔长度大约为3~9nm,OPAN,但是y气中辐照碳纤维的微孔长度减小到1~5nm,环y氯丙烷中为1~7nm。而在平均微孔半径方面,辐照后碳纤维的微孔半径和原样的4.8406nm相比,辐照后碳纤维的微孔半径分别是3.6868nm和3.4223nm。而在y气(Ar)中辐照碳纤维的平均微孔半径比环y氯丙烷(ECP)中辐照的小,这就表明活性介质会增大碳纤维表面的微孔。但是在ECP中辐照的碳纤维d002和ID/IG与Ar中辐照区别不大,表明辐照介质对碳纤维微晶结构和石墨化程度影响很小。结合碳纤维的力学性能变化进行对比,可以发现:介质对碳纤维的结晶结构和石墨化程度影响很小,相反,对微孔结构影响很大,这与碳纤维力学性能变化趋势一致。因此得出结论:Y辐照下碳纤维力学性能随着微孔尺寸的减小而增大。
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